因具有高分辨率、可实现复杂结构精细打印的特点，DLP光固化3D打印技术已在生物制造领域大放异彩。目前，其已被用于多种组织的重建或修复研究，包括脊髓、周围神经、血管等。现行DLP生物制造研究主要在体外进行组织的构建，经过一定时间培养后植入体内，这往往会造成二次创伤。若能通过微创方式在皮下直接进行3D打印将大大降低医源性创伤带来的风险。

通常，DLP墨水的光引发剂需要通过紫外、蓝光或可见光激发(图1)。这些光波的组织穿透能力差，难以实现皮下固化。波长780～2526nm的不可见近红外(NIR)光可以穿透深层组织，并已用于药物控释、光动力疗法、光热疗法、体内成像等，是一种广泛使用的组织穿透性光波。若想实现NIR固化生物墨水，就需要适配的光引发剂。上转换材料可将近红外光转化为紫外/可见光，将其与普通DLP光引发剂结合使用即可实现生物墨水的NIR固化。

近日，四川大学的苟马玲研究员、钱志勇教授和魏霞蔚教授团队通过蓝光引发剂LAP包裹上转换纳米粒子制备了核-壳结构纳米光引发剂(UCNP@LAP)。依托该光引发剂开创性地实现了皮下原位DLP打印。相关研究论文：Noninvasive in vivo

图1 光固化生物打印常用光引发剂及其激发波段

图2 基于UCNP@LAP核-壳结构纳米光引发剂的近红外皮下DLP打印

上转换材料是一种能实现上转换发光的材料。所谓上转换发光，指的是材料受到低能量的光激发，发射出高能量的光，即将吸收的长波长、低频率光转换为短波长、高频率光。

上转换材料由无机基质及镶嵌在其中的稀土掺杂离子组成，通过调节无机基质及掺杂稀土离子组成、比例可将近红外激发光转化为紫外或可见光。

研究人员通过改进的方法合成了水性上转换材料纳米粒子(UCNPs)，该上转换纳米粒子可在水溶液中稳定分散且表面带正电荷，通过与带负电荷LAP间的静电吸附作用制备了核-壳结构的UCNP@LAP纳米光引发剂(图3A)。与上转换材料/LAP直接混合相比，这种核-壳结构有效提高了近红外光的激发效率。同时，由于LAP的包裹，UCNP发射出的紫外光被LAP屏蔽吸收(图3D)，降低了对细胞的损伤。

模拟皮下DLP打印测试

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超声成像具有实时、低成本等优点，被广泛用于人体内部器官成像和血流测量，能够指导和检测医学治疗过程，显著提高了医疗的有效性。成像领域的进一步发展则依赖于弹性组织模型的开发，目前水凝胶、油凝胶和硅弹性体等材料常被用于制备弹性组织代用品。聚乙烯醇水凝胶因其高含水量、低摩擦性和生物相容性被广泛使用，其弹性与人体动脉的弹性相似，适合于构建与真实生物力学特征相似的动脉模型。然而，目前的水凝胶成型过程通常需要耗时的冻融过程，易出现结构变形等问题，且缺乏对模型硬度的精准控制。

近日，滑铁卢大学唐晓武教授/江南大学吴赟博士开发了一种缩水甘油醚和纤维素纳米晶组成的打印墨水，利用嵌入直接书写打印方式直接一步打印出了可超声成像的仿生动脉模型，打印模型显示出了优异的弹性和生物相容性，与超声成像具有良好的兼容性。在超声成像下，打印动脉模型中血液流动行为可用于模拟健康和动脉硬化的行为，有望在生物医学研究中得到广泛应用。这项工作以“Embedded

研究人员首先利用聚乙烯醇（PVA）和缩水甘油醚（GMA）在碱性条件下的酯化和开环聚合制备了光交联的PVAGMA。通过改变PVA和GMA的比例，制备了六种PVAGMA样品（图1）。单一PVAGMA溶液仅显示出有限的剪切变稀行为，而引入纤维素纳米晶（CNC）可以明显提高溶液的剪切变稀能力（图2）。

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3d打印制造技术(公开)

3D 打印技术在航空航天（高轨通信卫星）的应用研究 作者：夏庆 北京航空航天大学 摘 要 3D 打印技术（又称增材制造）是大批量制造模式向个性化制造模式发展的引 领技术，非常适合航空航天领域多品种、小批量、结构复杂、原材料价值量高的生产制造模 式。对国内外3D 打印的产业发展情况、最新研究进展及其在航空航天领域的应用情况进行 了调研；结合我国高轨通信卫星领域的发展现状和需求，针对当前3D 打印的技术特点以及 未来发展趋势，提出了促进和发展3D 打印技术在通信卫星制造领域应用的几点建议。 关键词 3D 打印 增材制造 航空航天 通信卫星 应用 1 引言 自1986 年美国3D Systems 公司推出了第一款工业化的“3D 打印”设备以来， 3D 打印技术历经了近30 年的发展，被认为是推动新一轮工业革命的重要契机， [1] 近年来引起全世界的广泛关注 。3D 打印技术综合了数字化建模技术、机电控 制技术、信息技术、材料科学与化学等诸多方面的前沿技术知识，在消费电子产 品、汽车、航空航天、医疗、军工、地理信息、艺术设计等多个领域都得到了广 泛的应用，以其革命性的“制造灵活性”和“大幅节省原材料”在制造业掀起一场革 [2] 命 。 采用3D 打印技术，可以实现直接面向产品的三维属性进行设计与生产，有 助于促进设计-生产过程从平面思维向立体思维的转变，同时具有制造成本低、 周期短的技术特点，非常适合航空航天产品多品种、小批量、结构复杂、原材料 价值量高、研制周期紧迫的产业特点。 3D 打印技术在国内外航空航天制造领域的应用主要集中在3 个方面：产品 外形验证、直接产品制造及精密熔模铸造的原型制造，在提高生产效率、降低企 [3] 业生产成本、加强产品性能方面取得了良好的效果 。目前国内外航空航天公司 均投入大量人力物力开展3D 打印相关领域的严究，并已取得部分突破性的进展， [4] 有可能对未来的航空航天制造业产生革命性的变革与颠覆 。因此，紧跟3D 打 印技术的最新研究趋势、研究3D 打印技术在高轨通信卫星制造领域的应用具有 重要的实际意义。 1 2 3D 打印制造技术概述 2.1 3D 打印制造技术原理 3D 打印（3D Printing ）是指通过连续的物理层叠加，逐层增加材料来生成 三维实体的技术，其实质是“增材制造” （Additive Manufacturing ）技术。美国材 料与试验协会 （ASTM ）将增材制造技术定义为：基于3D 模型数据，采用与减 式制造技术相反的逐层叠加的方式，通过电脑控制将材料逐层叠加，最终将计算 机上的三维模型转变为产品实物的工艺技术。 3D 打印的工作原理类似于喷墨打印，不需要传统的刀具、机床、夹具，便 可快速而精密地制造出任意复杂形状的新产品、模具或模型。其主要流程是：应 用计算机软件设计出所需产品的三维模型，然后将三维模型沿一个方向离散成一 系列二维截面图，根据截面图信息，通过特定的成型设备（俗称“3D 打印机” ）， 利用精密喷头将液化、粉末化、丝化的固体材料逐层“打印” 出截面图形。如此循 环，直到整个三维模型的所有截面全部打印完成，就形成了实体产品。3D 打印 技术原理如图2-1 所示。 图2-1 3D 打印技术原理图 3D 打印机是 3D 打印的核心装备，它是集机械、控制及计算机技术等为一 体的复杂机电一体化系统，主要由高精度机械系统、数控系统、喷射系统和成型 2 环境等子系统组成。此外，新型打印材料、打印工艺、设计与控制软件等也是 3D 打印技术体系的重要组成部分。3D 打印系统涵盖了产品生命周期前端的“快 速原型” （Rapid Prototyping ）、全生产周期的“快速制造” （Rapid Manufacturing ）， 以及其他所有添加工艺、技术、系统类别和应用。